ES2692155T3

ES2692155T3 - Bomba de espiral y método para su fabricación

Info

Publication number: ES2692155T3
Application number: ES14792617.4T
Authority: ES
Inventors: Frederik Leonardus HENNY; Lennart Thore BUDELMANN; Pratap THAPA
Original assignee: AQYSTA HOLDING BV
Current assignee: AQYSTA HOLDING BV
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2018-11-30
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: EP3084225B1; US10598185B2; CN105637223B; US20160238017A1; AP2016009210A0; EP3084225A1; CN105637223A; TR201815512T4; WO2015057069A1

Abstract

Bomba de espiral (1), que comprende: - un cuerpo de soporte (16); - al menos una o más partes rotatorias sustancialmente rígidas (24) que pueden ser hechas rotar en relación con dicho cuerpo de soporte (16), comprendiendo dichas una o más partes rotatorias (24) al menos un canal de fluido espiral (28) que presenta una entrada (30) de recepción de fluido en la pared radialmente exterior de dicha una o más partes rotatorias (24) o cerca de ella, y una salida (32) de descarga de fluido con una presión incrementada en su eje de rotación (34) o cerca de él; - un paso (108) de fluido, destinado a hacer pasar fluido a la presión incrementada desde el interior de dichas una o más partes rotatorias rígidas (24) al exterior de dichas una o más partes rotatorias rígidas (24), dispuesto en el eje de rotación (34) o cerca de él; y - medios de accionamiento (118) para impulsar a rotación dichas una o más partes rotatorias (24); - siendo el canal de fluido espiral (28) un canal de fluido espiral (28) integrado, con un curso integrado en dichas una o más partes rotatorias sustancialmente rígidas (24), caracterizado por que dichas una o más partes rotatorias (24) comprenden al menos dos subpartes sustancialmente rígidas opuestas con respecto al canal de fluido espiral (28) integrado, y dos subpartes de acoplamiento contiguas están conectadas directamente en estado montado, delimitando conjuntamente el canal (28) de fluido entre ambas.

Description

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DESCRIPCION

Bomba de espiral y metodo para su fabricacion

La presente invencion se refiere a una bomba de espiral y a un metodo para su fabricacion.

Es conocido que las bombas de espiral elevan lfquido de un nivel bajo a un nivel mas alto, siendo usadas, por ejemplo, para irrigar. Las bombas de espiral convencionales comprenden normalmente un tubo flexible dispuesto en espiral en torno a una parte rotatoria. Alternativamente, la entrada del canal de fluido espiral recoge fluido en la porcion inferior de una vuelta de la parte rotatoria y una carga de aire en la porcion superior de cada vuelta de la parte rotatoria. De esta manera, cargas sucesivas de fluido y aire penetran en el canal de fluido espiral. Al girar la espiral, el fluido recogido es forzado gradualmente hacia la salida. Cuando el fluido fluye de una convolucion a otra la carga de aire entre dos cargas de fluido es comprimida. Durante la rotacion de la parte rotatoria el aire comprimido en cada convolucion tiene tendencia a expandirse y penetrar en la convolucion siguiente, facilitando la impulsion de la carga de fluido precedente, proporcionando un efecto de bombeo neumatico y provocando un aumento de presion. Merced a esta presion puede ser elevado fluido desde un nivel bajo a un nivel mas alto.

El documento DE-A1-102 31 008 es considerado la tecnica anterior mas proxima, en relacion con la cual al menos las particularidades caracterizadoras de la reivindicacion 1 son nuevas.

El modelo de utilidad aleman DE-U1-9214695 describe una bomba soportada merced a medios de retencion a modo de cuerda, y comprende una bomba de espiral rotatoria provista de medios de accionamiento en forma de paletas cortas. El canal de fluido consiste en una manguera flexible, dispuesta en torno a una parte rotatoria ngida y soportada por ella.

El documento FR-A-2822891 describe un dispositivo destinado a recibir agua que cae y recuperar energfa de esta cafda de agua usando una turbina.

Una bomba de espiral convencional comprende muchas partes, entre ellas tubos, un tambor y un eje, que hacen que su peso total sea relativamente alto. Por razones de logfstica y eficacia, un peso reducido de la bomba de espiral es ventajoso.

Otra desventaja de las bombas de espiral convencionales es su limitado potencial de escalabilidad o de fabricacion en serie.

Hay tambien necesidad de una bomba de espiral mejorada, con fiabilidad mejorada para que pueda ser usada en sitios remotos y aislados en los que el mantenimiento sea diffcil, por ejemplo, por falta de personal de mantenimiento cualificado.

De esta manera, un objeto de la presente invencion consiste en proporcionar una bomba de espiral mejorada en relacion con la tecnica anterior y en la que al menos uno de los problemas antedichos sea obviado.

Dicho objeto se consigue merced a la bomba de espiral de acuerdo con la reivindicacion 1 de la presente invencion.

Como el canal de fluido espiral es un curso integrado en un cuerpo ngido puede ser optimizado en cuanto a posicionamiento exacto, curvatura, variabilidad de forma y dimension de seccion transversal del curso, etc. Esto permite un gran nivel de cumplimiento de requisitos espedficos de cliente de una aplicacion de bomba de espiral deseada.

Una unica parte rotatoria ngida que incorpore un canal de fluido espiral interno puede ser formada mediante una tecnica de fabricacion aditiva, denominada tambien impresion 3D. La impresion 3D, por otra parte, permite formas muy complejas para el canal de fluido. Pueden ser tambien usadas tecnicas de moldeo tales como formacion de doble lamina mediante vado.

Un cuerpo ngido proporciona un canal espiral mas robusto que un tubo flexible, porque un tubo flexible en medida suficiente para curvarse es probable que se extienda en direccion anular cuando la bomba aumente la presion del fluido.

Un diseno compacto de la bomba de espiral se consigue, de acuerdo con una realizacion preferida, si dicho canal de fluido espiral comprende al menos dos convoluciones dispuestas en un plano sustancialmente transversal al eje de rotacion.

De acuerdo con otra realizacion preferida, la pared radialmente exterior de la parte rotatoria tiene un radio exterior ro, y las convoluciones estan dispuestas al menos en la zona entre dicha pared radialmente exterior de la parte rotatoria y un radio igual a la mitad del radio exterior ro. Se hace notar de manera explfcita que “al menos” ha de interpretarse en el sentido de que las convoluciones estan dispuestas en la zona entre el radio exterior (ro) y un radio igual a la mitad del radio exterior (1/2 ro), y pueden extenderse tambien hasta un radio menor que la mitad del radio exterior (<1/2 ro). La entrada del canal de fluido espiral alternativamente recoge fluido en la porcion inferior de una vuelta de la parte rotatoria y una carga de aire en la porcion superior de cada vuelta de la parte rotatoria. De esta manera, cargas

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sucesivas de fluido y aire penetran en el canal de fluido espiral. Aproximadamente la mitad de la primera convolucion del canal de fluido espiral se llena de fluido y el resto de la convolucion se carga de aire. Al rotar la espiral, el fluido fluye desde una convolucion a la otra, comprimiendo asf la carga de aire entre dos cargas de fluido sucesivas. El comportamiento sustancialmente incompresible de casi todos los fluidos es tenido en cuenta al disponer las convoluciones en, al menos, la zona entre la pared radialmente exterior de la parte rotatoria y un radio igual a la mitad del radio exterior, en particular cuando la seccion transversal tiene un tamano sustancialmente constante en la longitud del canal de fluido espiral. De este modo, el fluido puede ocupar casi una convolucion completa en un radio menor o igual que la mitad del radio exterior, mientras que el gas entre dos cargas sucesivas de fluido esta muy comprimido.

De acuerdo con otra realizacion preferida, hay dispuesta al menos otra convolucion del canal de fluido en la distancia radial entre la mitad del radio exterior ro y el centro de la parte rotatoria. De esta manera puede reducirse aun mas el tamano global del producto mientras se mantiene una capacidad de volumen y presion deseada, dando lugar a una bomba de espiral compacta que requiere una cantidad de material reducida para una bomba de cierta capacidad.

De acuerdo con otra realizacion preferida, la parte rotatoria comprende al menos dos subpartes sustancialmente ngidas. Dos o mas partes ngidas pueden ser combinadas de este modo para formar un diseno modular, proporcionando asf una bomba escalable de acuerdo con necesidades espedficas. Cada subparte podna comprender un canal de fluido espiral integrado individual. En una realizacion preferida son usadas dos subpartes que comprenden partes con simetna especular.

De acuerdo con una realizacion todavfa mas preferida, si en estado montado dos subpartes de acoplamiento contiguas delimitan conjuntamente el canal de fluido mediante su superficie de contacto, las partes rotatorias pueden ser ensambladas a partir de subpartes independientes que no comprendan aberturas internas. Subpartes que solo comprendan uno o mas rebajos en su superficie exterior y que no comprendan aberturas internas pueden ser moldeadas por inyeccion o fabricadas mediante moldeo por rotacion, moldeo por inyeccion o formacion mediante vacfo (doble lamina). Esto permite que las subpartes sean fabricadas en serie.

Ademas, una obstruccion en el canal de fluido espiral puede ser eliminada separando una de otra las subpartes de acoplamiento. El canal de fluido espiral se abre completamente cuando las dos subpartes contiguas son desmontadas para mantenimiento. De esta manera es posible eliminar obstrucciones creadas durante el uso.

Aunque es concebible que el canal de fluido este dispuesto en una superficie que se extienda radialmente en solo una de las subpartes contiguas, se prefiere formar el canal de fluido mediante rebajos configurados en espiral dispuestos en lados de acoplamiento que se extiendan radialmente en ambas subpartes contiguas de la parte rotatoria. Esto permite que el canal de fluido comprenda una seccion transversal sustancialmente redondeada, lo que es ventajoso para el flujo de fluido a traves del canal y hace a este menos susceptible de obstruirse. En cualquier caso, un canal de fluido obstruido siempre puede ser abierto desmontando las subpartes.

De acuerdo con otra realizacion preferida, la parte rotatoria sustancialmente ngida comprende una camara de presion en su eje de rotacion o cerca de el. Si la parte rotatoria comprende multiples canales de fluido espirales cuyas salidas estan conectadas con la camara de presion, dicha camara de presion igualara las presiones.

Una bomba de espiral de acuerdo con la realizacion precedente preferiblemente comprende tambien un paso de fluido configurado para hacer pasar fluido a la presion incrementada desde la camara de presion al exterior de la parte rotatoria ngida.

De acuerdo con todavfa otra realizacion preferida, la parte rotatoria ngida esta soportada a rotacion por ambos lados mediante miembros de soporte. De modo mas preferido todavfa, el movimiento de rotacion de la parte rotatoria en relacion con los miembros de soporte es soportado por rodamientos hidrostaticos presurizados mediante parte del fluido presurizado que escapa de la camara de presion a traves de dichos rodamientos. Los rodamientos hidrostaticos presentan la ventaja de ser lubricados mediante una sustancia de facil disposicion. No hay necesidad, por ejemplo, de aceite lubricante, que requerina juntas y mantenimiento en caso de fallo de rodamiento. Al prever rodamientos hidrostaticos la bomba funciona de manera mas fiable, por lo que puede ser usada en sitios remotos y aislados, en los que el mantenimiento sea diffcil.

De acuerdo con todavfa otra realizacion preferida, el canal de fluido espiral tiene una seccion transversal sustancialmente aplanada con una altura radial h y una anchura w transversal a ella, siendo la altura radial h menor que la anchura w. Una seccion transversal aplanada de esta clase permite disponer mas convoluciones en la distancia radial disponible, y permite por tanto conseguir que la bomba de espiral acumule mas presion. Como se ha dicho antes, las convoluciones son dispuestas, preferiblemente, en la distancia radial entre la pared exterior y un radio menor o igual que la mitad del radio de dicha pared exterior.

De acuerdo con todavfa otra realizacion preferida, si el canal de fluido espiral comprende una parte que se estreche de manera que su seccion transversal se reduzca en la direccion del flujo, la presion del fluido es incrementada aun mas.

De acuerdo con todavfa otra realizacion preferida el canal de fluido espiral comprende una parte que se ensancha de manera que su seccion transversal aumenta en la direccion del flujo, estando dispuesta dicha parte aguas debajo de

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la parte que se estrecha en dicho canal de fluido espiral. La seccion transversal del canal de fluido espiral primero se reduce en la parte que se estrecha antes de que aumente en la parte que se ensancha, desde su entrada en direccion a su salida. Una ventaja de este aumento consiste en minimizar el retorno de agua. Ademas, el volumen incrementado de la convolucion permite facilitar en ella un volumen adicional de agua, permitiendo de manera efectiva anadir una o mas vueltas adicionales posicionadas mas hacia dentro que la mitad del radio ro. Si la parte que se ensancha no existiera, la eficacia de tales espiras adicionales sena muy limitada porque el volumen de agua llenana tal convolucion completamente, lo que impedina generar presion adicional con eficacia como consecuencia del retorno.

Todavfa otra realizacion preferida comprende un canal de fluido espiral que presenta una o mas secciones con salientes internos. De acuerdo con un primer aspecto, estos salientes internos comprenden nervios longitudinales, esto es, nervios que se extienden en la direccion del flujo de manera que dirijan el flujo e impidan que este sea turbulento. Alternativamente, de acuerdo con un segundo aspecto, uno o mas nervios estan previstos formando angulo con la direccion del flujo, por ejemplo, con una forma helicoidal que fuerce la rotacion del fluido que corre.

De acuerdo con todavfa otra realizacion preferida, el canal de fluido espiral a partir de su entrada se divide en multiples canales de fluido con una superficie de seccion transversal menor. Tales canales, que pueden ser fabricados usando una tecnica de fabricacion aditiva como impresion 3D, proporcionan una seccion transversal menor para presurizar el fluido. De esa manera puede limitarse o evitarse completamente la turbulencia del flujo presurizado.

De acuerdo con otra realizacion preferida, dicha bomba de espiral comprende al menos otro canal de fluido espiral, de manera que el canal de fluido espiral y dicho al menos otro canal de fluido espiral estan conectados en serie merced a la provision de una conexion de fluido entre una convolucion interior en un primer radio de salida del canal de fluido espiral y una convolucion exterior en un segundo radio de entrada del otro canal de fluido espiral, siendo el segundo radio de entrada mayor que el primer radio de salida. Fluido ya presurizado en un primer canal de fluido espiral es hecho penetrar en un segundo canal de fluido espiral, lo que permite que el fluido ya presurizado en cierta medida sea presurizado todavfa mas. Puede aumentarse asf la altura de elevacion de la bomba de manera significativa. Las pruebas han indicado que un aumento de altura de elevacion del 70% puede ser conseguido.

De acuerdo con otra realizacion preferida, la bomba de espiral comprende ademas un eje conectado a rotacion con dicho cuerpo de soporte, siendo dicho eje hueco, al menos parcialmente, y comprendiendo un paso de fluido entre la camara de presion y la parte hueca destinado a hacer pasar fluido a la presion incrementada desde la camara de presion al exterior de la parte rotatoria ngida. Opcionalmente puede ser previsto un eje para soportar la parte rotatoria de la bomba de espiral. Esto es especialmente util en el caso de una bomba de espiral de gran tamano, como consecuencia, por ejemplo, de la combinacion de multiples subpartes rotatorias para formar una bomba de espiral grande.

De acuerdo con todavfa otra realizacion preferida, el cuerpo de soporte de la bomba de espiral consiste en un cuerpo de soporte flotante destinado a estar sumergido parcialmente en un fluido. De este modo la bomba de espiral flota en la corriente de agua y por tanto puede ser situada y desplazada con facilidad.

Aunque los medios de accionamiento de las partes rotatorias podnan comprender un motor o una helice con alabes, preferiblemente comprenden paletas dispuestas en torno a la circunferencia de dichas una o mas partes rotatorias o cerca de ella. Las paletas podnan estar unidas con las partes rotatorias o integradas en ellas. No es necesario que se extiendan mas alla del radio exterior, es decir, de la pared radialmente exterior de la parte o las partes rotatorias. De esta manera las partes rotatorias pueden ser hechas rotar usando un fluido que corra, por ejemplo, cuando la bomba de espiral este dispuesta en una corriente de agua. Una corriente de agua que actue sobre las palas para hacer rotar la parte rotatoria constituye un medio de accionamiento sencillo que, por otra parte, usa una fuente de energfa natural.

La invencion comprende tambien un metodo para fabricar una parte rotatoria de una bomba de espiral como la que ha sido descrita, siendo dicha parte rotatoria sustancialmente ngida y comprendiendo al menos un canal de fluido espiral integrado en un curso integrado en la parte rotatoria sustancialmente ngida, que comprende un metodo de fabricacion que usa una tecnica de fabricacion aditiva como impresion 3D, o una tecnica de moldeo tal como formacion de doble lamina mediante vacfo, moldeo por rotacion o moldeo por inyeccion.

En la descripcion que sigue se explican en mayor medida realizaciones preferidas de la presente invencion con referencia a los dibujos, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de una bomba de espiral de acuerdo con la invencion en una corriente de agua; la figura 2 es una vista en perspectiva detallada de la bomba de espiral de la figura 1; la figura 3 es una vista en seccion transversal de la bomba de espiral de la figura 2;

la figura 4 es una vista en seccion transversal de la parte rotatoria de la figura 3 de acuerdo con una primera realizacion;

la figura 5 es una vista en seccion transversal de la parte rotatoria de la figura 3 de acuerdo con una segunda realizacion;

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la figura 6 es una vista en seccion transversal de la parte rotatoria de la figura 4 dispuesta en un soporte;

las figuras 7A y 7B muestran vistas en seccion transversal de una parte rotatoria que comprende tres subpartes;

la figura 8 es una vista en seccion transversal de una parte rotatoria que comprende cuatro subpartes;

la figura 9 es una vista en seccion transversal de una parte rotatoria que comprende cinco o mas subpartes;

la figura 10 es una vista en seccion transversal de la parte rotatoria de la figura 8 dispuesta con un eje en un soporte;

la figura 11 es una vista en seccion transversal detallada del eje y del rodamiento hidrostatico de la realizacion de la figura 10;

la figura 12 es una vista en perspectiva de una bomba de espiral que comprende una parte rotatoria de acuerdo con las figuras 8 a 11;

la figura 13 es una vista en perspectiva de la bomba de espiral de acuerdo con una realizacion alternativa; y

la figura 14 es una vista en seccion transversal detallada de la bomba de espiral de la figura 13.

La figura 1 muestra una corriente de agua en la que una bomba de espiral 1 de acuerdo con la invencion esta dispuesta entre postes 4, con los que un cuerpo de soporte flotante 16 de la bomba de espiral 1 esta unido mediante cables 6. La bomba de espiral 1 es accionada merced al flujo de la corriente de agua 2, y el agua presurizada es transportada mediante una manguera de descarga 8 a un almacen temporal 10 (opcional) para ser usada despues mediante una manguera de entrega 12.

En la realizacion mostrada, la bomba de espiral 1 comprende un cuerpo de soporte flotante 16 que consiste en un conjunto de dos partes flotantes exteriores 18 y una parte flotante intermedia 20 que conecta las dos partes flotantes exteriores 18. La parte flotante intermedia 20 comprende un ojo para atar un cable 6 de conexion de la bomba de espiral 1 con los postes 4 situados en la corriente de agua 2.

Dispuestos en las partes flotantes exteriores 18 del cuerpo de soporte flotante 16 hay un primer soporte 102 y un segundo soporte 106, mostrando la figura 2 solo el segundo soporte 106. Los soportes 102, 106 soportan la parte rotatoria ngida 24, que puede ser hecha rotar sobre un eje de rotacion 34.

Como muestra la figura 2, la parte rotatoria ngida 24 comprende una entrada 30 de un canal de fluido espiral 28 en su pared radialmente exterior 26. Al fluir el curso de agua 2 contra las paletas 118, dispuestas tambien en la parte rotatoria ngida 24, dicha parte rotatoria ngida 24 empieza a rotar y la entrada 30 del canal de fluido espiral 28 a modo de cuchara extrae agua de la corriente de agua 2.

El agua y el aire presurizados en el canal de fluido espiral 28 de la bomba de espiral 1 son finalmente descargados mediante una manguera de descarga 8 conectada con el segundo soporte 106 por medio de un acoplador rotatorio 14.

La vista en seccion transversal de la figura 3 muestra como el canal de fluido espiral 28 forma una espiral de aproximadamente seis convoluciones dispuestas en un plano sustancialmente transversal al eje de rotacion 34. La entrada 30 del canal de fluido espiral 28 esta situada en la pared radialmente exterior 26 de la parte rotatoria ngida 24, y la salida 32 del canal de fluido espiral 28 esta conectada con la camara de presion 36 cerca del eje de rotacion 34, en el centro de la parte rotatoria ngida 24.

Aproximadamente cinco de las convoluciones mostradas del canal de fluido espiral 28 estan dispuestas sustancialmente en la zona radial entre la pared radialmente exterior 26 de la parte rotatoria ngida 24 y un radio igual a la mitad del radio exterior ro.

La figura 4 muestra una vista en seccion transversal de la bomba de espiral 1 de las figuras 1-3. La parte rotatoria ngida 24 esta formada por dos subpartes 38, 50 sustancialmente ngidas.

La subparte rotatoria exterior del primer tipo 38 consiste en una parte sustancialmente ngida configurada a modo de disco que comprende un lado exterior 40, un lado interior 42 y una pared radialmente exterior 44. Hay dispuesto en el lado interior 42 un rebajo 46 configurado en espiral que casa con un rebajo correspondiente configurado en espiral 58 dispuesto en el lado interior 54 de la subparte rotatoria exterior del segundo tipo 50. La subparte rotatoria exterior del segundo tipo 50 comprende tambien un lado exterior 52 y una pared radialmente exterior 56. Las subpartes rotatorias exteriores del primer tipo 38 y del segundo tipo 50 comprenden una abertura central 48, 60 respectivamente. De manera conjunta estas aberturas centrales 48, 60 en estado montado forman parte de la camara de presion 36.

Una vez montadas las subpartes rotatorias exteriores 38, 50, sus rebajos 46, 58 respectivos de manera conjunta forman el canal de fluido espiral 28, que presenta una salida 32 en las aberturas centrales 48, 60, y por tanto tambien en la camara de presion 36.

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En la realizacion alternativa mostrada en la figura 5, dos subpartes rotatorias exteriores 62, 68 estan acopladas de manera que forman un canal de fluido espiral 28 con una seccion transversal aplanada de altura radial h y anchura w transversal a ella, siendo menor la altura radial h que la anchura w. La seccion transversal aplanada del canal de fluido espiral 28 mostrado en la figura 5 tiene forma redondeada, mas espedficamente forma elfptica. Al ser menor la altura h de la seccion transversal del canal de fluido espiral 28 que la anchura w, es posible disponer mas convoluciones en una misma distancia radial: la figura 5 muestra siete convoluciones en la distancia radial que en la figura 4 solo comprende cinco convoluciones.

Dos o mas subpartes que hayan de ser montadas, por ejemplo, la subparte rotatoria exterior del primer tipo 38 y la subparte rotatoria exterior del segundo tipo 50 mostradas en la figura 4, son dispuestas entre una primera brida 98 y una segunda brida 100 (figura 6). Las bridas 98, 100 pueden ser hechas rotar en torno al primer soporte 102 y al segundo soporte 106. Hay previsto un rodamiento hidrostatico 116 porque el fluido presurizado en la camara de presion 36 escapa parcialmente por la superficie de contacto entre las bridas 98, 100 y sus soportes 102, 106 respectivos.

El primer soporte 102 y/o el segundo soporte 106 estan provistos de un paso de fluido 104, 108 respectivo para descargar el fluido presurizado de la camara de presion 36 a traves del acoplador rotatorio 14 y una manguera de descarga 8, despues de lo cual puede ser usado para aplicaciones diferentes.

De acuerdo con la invencion, si la capacidad de volumen de salida de la bomba de espiral 1 mostrada en las figuras 1 a 6 es insuficiente, la bomba de espiral 1 puede ser ampliada usando partes modulares, como muestran las figuras 7A, 7B, 8 y 9.

Las figuras 7A y 7B muestran el modo en que una subparte rotatoria de conexion del primer tipo 74 esta dispuesta entre una subparte rotatoria exterior del primer tipo 38 y una subparte rotatoria exterior del segundo tipo 50, es decir, entre las dos subpartes 38, 50 usadas tambien en la realizacion de las figuras 1 a 4 y 6. En comparacion con la realizacion anterior, las subpartes rotatorias exteriores 38, 50 han sido hechas rotar una en relacion con otra para hacerlas casar con la subparte rotatoria de conexion del primer tipo 74. Dicha subparte rotatoria de conexion del primer tipo 74 comprende un primer lado 76, un segundo lado 78, una pared radialmente exterior 80 y una abertura central 84. Los lados primero 76 y segundo 78 estan provistos de un rebajo 82 configurado en espiral que casa con la subparte rotatoria exterior 38, 50 correspondiente. En estado montado, la parte rotatoria ngida 24 que muestra la figura 5 comprende dos canales de fluido espirales 28 integrados que presentan una salida 32 en su abertura central 48, 60, 84 respectiva. De manera conjunta, dichas aberturas centrales 48, 60, 84 forman la camara de presion 36. Notese que en la realizacion mostrada en las figuras 7A y 7B los canales de fluido espirales 28 estan desplazados angularmente 180° uno con respecto a otro.

De acuerdo con otra realizacion opcional, el fluido presurizado en un primer canal espiral (por ejemplo, el canal de fluido espiral izquierdo de la figura 7A) es hecho penetrar en otro canal de fluido espiral (por ejemplo, el canal de fluido espiral derecho de la figura 7A), lo que permite aumentar significativamente la altura de elevacion. Durante ensayos practicos se logro un aumento del 70% de la altura de elevacion. La figura 8 muestra una parte rotatoria ngida 24 que comprende un total de tres canales de fluido espirales 28 integrados. De manera conjunta, la subparte rotatoria de conexion del primer tipo 74 mostrada en la figura 7B y una subparte rotatoria de conexion del segundo tipo 86 forman partes intermedias dispuestas entre la subparte rotatoria exterior del primer tipo 38 y la subparte rotatoria exterior del segundo tipo 50. En la realizacion mostrada en la figura 8, la subparte rotatoria de conexion del segundo tipo 86 es una version especular de la subparte rotatoria de conexion del primer tipo 74, dispuesta junto a la subparte rotatoria de conexion del segundo tipo 86. De manera conjunta, las aberturas centrales 48, 60, 84, 96 forman tambien una camara de presion 36 en la que acaban las tres salidas 32 (no mostradas) de los canales 28 de fluido espirales. Todas las salidas 32 de los canales de fluido espirales 28 acaban en una misma camara de presion 36 que cumple la funcion de camara de igualacion de presiones.

Como muestra la figura 9, el diseno modular puede ser ampliado aun mas usando las subpartes descritas. Notese que canales de fluido espiral 28 sucesivos estan desplazados angularmente 180° uno con respecto a otro. Los expertos en la tecnica entenderan que resulta posible una entrega de bomba aun mas distribuida merced a la provision de mas subpartes rotatorias de conexion (no mostradas) adecuadas para distribuir varios canales de fluido espirales en el arco total de 360°. Por ejemplo, podnan ser dispuestos tres canales de fluido espirales 28 desplazados angularmente 120° uno con respecto a otro. De igual manera, en caso de cuatro canales de fluido espirales 28 podna ser deseable un desplazamiento angular de 90°.

Opcionalmente puede conseguirse la cancelacion de fases de salida de los diferentes canales de fluido espirales con el fin de crear un flujo de salida mas continuo merced a la provision de canales, por ejemplo tubos flexibles, con longitudes diferentes entre las salidas de los canales de fluido espirales respectivos y la camara de presion 36 que funcione como camara de salida mutua.

Las realizaciones mostradas hasta ahora solo requieren que otras subpartes rotatorias de conexion 74, 86 sean dispuestas entre las subpartes rotatorias exteriores 38, 50 para ampliar la bomba de espiral 1. Pero si la bomba de espiral 1 se amplfa con un numero mayor de subpartes 38, 74, 86, 50 podna ser deseable incorporar un eje hueco 110 dispuesto entre el primer soporte 102 y el segundo soporte 106.

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El eje 110 esta provisto de pasos 112 de fluido que permiten que fluido presurizado de la camara de presion 36 penetre en el tubo hueco del eje 110, despues de lo cual puede ser transportado a traves de otro paso 108 de fluido hacia un acoplador rotatorio 14 y una manguera de descarga 8.

De modo preferido el eje 110 comprende, cerca de los extremos del eje 110, otros pasos 114 de fluido, a traves de dichos pasos 114 una pequena cantidad de fluido presurizado sale del espacio hueco del eje 110 para cumplir la funcion de lubricacion del rodamiento hidrostatico 116 (figuras 10 y 11).

Cuando la bomba de espiral 1 de acuerdo con la invencion es ampliada por insercion de una o mas subpartes rotatorias de conexion 86, 74 entre las subpartes rotatorias exteriores 50, 38 es necesario adaptar el cuerpo de soporte flotante 16 de manera correspondiente. Por esta razon hay previstas partes flotantes 20 intermedias. Dichas partes flotantes 20 intermedias pueden estar dotadas de un ojo de conexion 22 que permita atar la bomba de espiral 1 a postes 4 mediante cables 6 en la corriente de agua 2.

Las paletas 118 pueden comprender espigas 120 que ajusten en agujeros receptores 122 dispuestos en la pared radialmente exterior 26 de la parte rotatoria ngida 24. Alternativamente, las paletas podnan estar integradas con la parte rotatoria 24.

Las figuras 13 y 14 muestran una realizacion alternativa 224 de una parte rotatoria de una bomba de espiral de acuerdo con la invencion. La realizacion muestra una parte rotatoria ngida 224 que comprende dos canales de fluido espirales 128, 129. Como puede verse en la seccion transversal de la figura 14, la parte rotatoria ngida 224 se obtiene por arrollamiento de un perfil extrudido en W que forma un primer canal de fluido espiral 128 y un segundo canal de fluido espiral 129, con un tabique 130 entre ellos.

Los expertos entenderan que pueden ser usados perfiles con formas alternativas, por ejemplo, perfiles en U o perfiles con seccion transversal rectangular, pero que danan lugar a paredes “dobles” que requerinan material adicional e incrementanan innecesariamente el peso. Un perfil en W es ventajoso por proporcionar una parte rotatoria 224 con dos canales espirales 128, 129 y dar lugar a un tabique 130 delgado. Un perfil en U es recomendable si ha de ser formado solo un canal espiral 128.

Una vez arrollados los perfiles extrudidos, la base 131 del perfil en W constituye el cierre de una convolucion anterior, dando lugar a canales de fluido espirales 128, 129 cerrados.

Como muestra la figura 14, las patas 132 del perfil en W estan provistas de medios de bloqueo 133 en forma de salientes 134 dispuestos en el extremo exterior de dichas patas 132. Estos salientes 134 son aplicables con rebajos correspondientes 135 previstos en o cerca de la propia base 131 del perfil o bien en las patas 132, cerca de la base 131.

De acuerdo con otra realizacion (no mostrada) pueden ser dispuestos uno o mas tabiques que separen los canales de fluido espirales. Los multiples canales de fluido espirales formados de esta manera pueden ser conectados en serie como ha sido explicado en lo que antecede, con el fin de aumentar aun mas la altura de elevacion de la bomba de espiral.

En resumen, la bomba de espiral 1 propuesta ofrece una construccion fiable. Otra ventaja con respecto a las bombas de espiral de la tecnica anterior es la facilidad de fabricacion (en serie), por ejemplo, usando partes moldeadas por inyeccion. Ademas, la construccion puede ser relativamente ligera y de tamano limitado. El diseno modular, por otra parte, permite la escalabilidad de la bomba.

Aunque son realizaciones preferidas, las realizaciones descritas estan destinadas solo a ilustrar la invencion, sin limitar en modo alguno su alcance. Por ejemplo, el cuerpo de soporte no ha de ser necesariamente un cuerpo de soporte flotante, sino que podna comprender tambien una construccion ngida.

De esta manera, debe entenderse que cuando particularidades mencionadas en las reivindicaciones adjuntas vayan seguidas de signos de referencia, tales signos se incluyen solo para mejorar la inteligibilidad de las reivindicaciones, sin limitar su alcance.

Ademas, se hace notar en particular que los expertos pueden combinar medidas tecnicas de las diferentes realizaciones. Por ejemplo, la forma de seccion transversal mostrada en la figura 5 podna ser combinada con cualquiera de las demas realizaciones.

El alcance de la invencion, por tanto, se define solamente mediante las reivindicaciones que siguen.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Bomba de espiral (1), que comprende:

- un cuerpo de soporte (16);

- al menos una o mas partes rotatorias sustancialmente ngidas (24) que pueden ser hechas rotar en relacion con dicho cuerpo de soporte (l6), comprendiendo dichas una o mas partes rotatorias (24) al menos un canal de fluido espiral (28) que presenta una entrada (30) de recepcion de fluido en la pared radialmente exterior de dicha una o mas partes rotatorias (24) o cerca de ella, y una salida (32) de descarga de fluido con una presion incrementada en su eje de rotacion (34) o cerca de el;

- un paso (108) de fluido, destinado a hacer pasar fluido a la presion incrementada desde el interior de dichas una o mas partes rotatorias ngidas (24) al exterior de dichas una o mas partes rotatorias ngidas (24), dispuesto en el eje de rotacion (34) o cerca de el; y

- medios de accionamiento (118) para impulsara rotacion dichas una o mas partes rotatorias (24);

- siendo el canal de fluido espiral (28) un canal de fluido espiral (28) integrado, con un curso integrado en dichas una o mas partes rotatorias sustancialmente ngidas (24),

caracterizado por que dichas una o mas partes rotatorias (24) comprenden al menos dos subpartes sustancialmente ngidas opuestas con respecto al canal de fluido espiral (28) integrado, y dos subpartes de acoplamiento contiguas estan conectadas directamente en estado montado, delimitando conjuntamente el canal (28) de fluido entre ambas.
2. Bomba de espiral (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dicho canal de fluido espiral (28) comprende al menos dos convoluciones dispuestas en un plano sustancialmente transversal al eje de rotacion (34).
3. Bomba de espiral (1) de acuerdo con la reivindicacion 2, en la que la pared radialmente exterior de dichas una o mas partes rotatorias (24) tiene un radio exterior ro, estando dispuestas las convoluciones al menos en la zona entre dicha pared radialmente exterior de dichas una o mas partes rotatorias (24) y un radio igual a la mitad del radio exterior

ro.
4. Bomba de espiral (1) de acuerdo con la reivindicacion 3, en la que hay dispuesta al menos otra convolucion del canal de fluido (28) en la distancia radial entre la mitad del radio exterior ro y el centro de la parte rotatoria (24).
5. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el canal de fluido (28) esta formado por rebajos configurados en espiral dispuestos en lados de acoplamiento que se extienden radialmente en ambas subpartes contiguas de dichas una o mas partes rotatorias (24).
6. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dichas una o mas subpartes rotatorias sustancialmente ngidas (24) comprenden una camara de presion (36) en su eje de rotacion (34) o cerca de el, y en la que el paso de fluido (108) esta destinado a hacer pasar fluido a la presion incrementada desde la camara de presion (36) al exterior de la parte rotatoria ngida (24).
7. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el canal de fluido espiral (28) tiene una seccion transversal sustancialmente aplanada con una altura radial h y una anchura wtransversal a ella, siendo la altura radial h menor que la anchura w.
8. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el canal de fluido espiral (28) comprende una parte que se estrecha de manera que su seccion transversal se reduce en la direccion del flujo.
9. Bomba de espiral (1) de acuerdo con la reivindicacion 8, en la que el canal de fluido espiral (28) comprende una parte que se ensancha de manera que su seccion transversal aumenta en la direccion del flujo, estando dispuesta dicha parte que se ensancha en dicho canal de fluido espiral (28) aguas debajo de la parte que se estrecha.
10. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el canal de fluido espiral (28) en la direccion que se aleja de la entrada (30) se divide en multiples canales de fluido con una zona de seccion transversal menor.
11. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende al menos otro canal de fluido espiral (28), estando el canal de fluido espiral (28) y el otro canal de fluido espiral (28) conectados en serie merced a la provision de una conexion de fluido entre una convolucion en un primer radio de salida del canal de fluido espiral (28) y una convolucion exterior en un segundo radio de entrada del otro canal de fluido espiral (28), siendo el segundo radio de entrada mayor que el primer radio de salida.
12. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas un eje conectado, al menos parcialmente, en rotacion con dicho cuerpo de soporte (16), siendo dicho eje al menos

parcialmente hueco y comprendiendo el paso de fluido (108) entre la camara de presion (36) y la parte hueca, a fin de formar el paso de fluido (108) configurado para pasar el fluido a la presion incrementada desde la camara de presion (36) al exterior de dichas una o mas partes rotatorias ngidas (24).
13. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el cuerpo de soporte

5 (16) consiste en un cuerpo de soporte flotante destinado a estar sumergido parcialmente en un fluido.
14. Bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los medios de accionamiento de dichas una o mas partes rotatorias (24) comprenden paletas (118) dispuestas en torno a la circunferencia de dichas una o mas partes rotatorias (24) o cerca de ella.
15. Metodo para fabricar una parte rotatoria (24) de una bomba de espiral (1) de acuerdo con cualquiera de las 10 reivindicaciones 1 a 14, por el que dicha parte rotatoria (24) es una parte rotatoria sustancialmente ngida (24) que

comprende al menos un canal de fluido espiral (28) integrado, con un curso integrado en la parte rotatoria sustancialmente ngida (24), que comprende un metodo de fabricacion que usa una tecnica de fabricacion aditiva como impresion por 3D, o una tecnica de moldeo tal como formacion de doble lamina mediante vacfo, moldeo por rotacion o moldeo por inyeccion.

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